Erfelijkheid

Erfelijke eigenschappen Tijdens een kraambezoek is de vraag 'op wie het kind lijkt' steevast een onderwerp van gesprek. 'Hij heeft de neus van zijn vader, maar de ogen van zijn moeder'. Sommigen menen zelfs eigenschappen van de grootouders te zien. Hoe het ook zij: het staat vast dat wij met onze geboorte eigenschappen van onze ouders meekrijgen. Dat is al bekend vanaf het begin van de schepping. Adam gewon Seth, een zoon naar zijn gelijkenis en zijn beeld (Gen. 5:3).

Niemand is er over verbaasd dat uit een kippeei een kuiken komt en geen kalkoen, dat een schaap lammetjes krijgt en geen biggen, ledereen vindt het heel gewoon dat als we een appelpit uitzaaien er een appelboompje ontstaat en geen pereboom. In alle gevallen zien we dat de nakomeling de eigenschappen van de ouders heeft. Het overdragen van eigenschappen van ouders op de nakomelingen noemen we erfelijkheid. De studie van de erfelijkheid heet erfelijkheidsleer of genetica. Het woord genetica komt van het Griekse woord gennaein ('voortbrengen'). Het woord vinden we ook terug in de naam Genesis, 'het boek van de wording'.

Eigenschappen

Alle levende wezens (mensen, dieren, planten, schimmels, etc.) erven eigenschappen van de ouders. Dat kunnen zichtbare eigenschappen zijn, zoals haarkleur, oogkleur, vorm van de kin of niet zichtbare eigenschappen zoals bloedgroep of de bouw van onze botten of ons hart. Ook geestelijke vermogens (leervermogen, muzikale aanleg, enz.) blijken voor een deel erfelijk bepaald te zijn. De eigenschappen die we van onze ouders erven, noemen we 'erfelijke eigenschappen'.

Interessant is dan de vraag hoe wij deze erfelijke eigenschappen van onze ouders 'overnemen'. Hoe wordt deze informatie overgedragen van ouders naar kind?

Allerlei organen

Door onderzoek heeft men ontdekt hoe en waar de informatie voor erfelijke eigenschappen ligt opgeslagen. Ons lichaam is opgebouwd uit allerlei organen, bijvoorbeeld de lever, het hart en de nieren. Wanneer je een stukje van zo'n orgaan onder de microscoop bekijkt, zie je dat zo'n orgaan bestaat uit miljoenen 'bouwstenen'. Deze bouwstenen, de cellen waaruit het orgaan bestaat, zijn voor het blote oog onzichtbaar.

Binnen zo'n cel bevinden zich allerlei onderdelen, onder andere de kern. Bekijk je de kern onder een nog sterkere microscoop, dan zie je daarin een soort dikke staafjes. Dit zijn de chromosomen. De mens heeft 23 typen chromosomen die elk in tweevoud voorkomen. In totaal heeft de mens dus 46 chromosomen in elke cel van het lichaam. De geslachtscellen (eicellen en zaadcellen) van de mens hebben echter slechts de helft van het aantal chromosomen, 23 dus.

Planten en dieren kunnen een heel ander aantal chromosomen hebben. Tarwe heeft in de celkern 42 chromosomen, evenals het konijn. De tuinboon bevat 12 chromosomen, de karper heeft er 104, om maar enkele voorbeelden te noemen.

Hoewel de chromosomen heel klein zijn, zijn ze van het allergrootste belang. Op de chromosomen liggen de erfelijke eigenschappen opgeslagen, zoals kralen in een ketting. Eén kraal bevat de informatie voor één erfelijke eigenschap. De kralen uit de ketting noemen we genen (enkelvoud: gen). Een gen is dus de drager van een erfelijke eigenschap. Zo is er een gen voor oogkleur, voor haarkleur, voor de bloedgroepen, voor lichaamslengte, etc. Overigens vertegenwoordigen niet

Overigens vertegenwoordigen niet alle kralen een gen. Een groot deel van de kralen van de kralenketting bevat geen informatie (het zijn dus als het ware 'nepkralen').

Wanneer we een chromosoom (de kralenketting) nog verder uitpluizen, ontdekken we dat het chromosoom bestaat uit een stof die we DNA noemen. Dit DNA blijkt de informatie over onze erfelijke eigenschappen te bevatten.

Via de chromosomen in de geslachtscellen wordt erfelijke informatie van de ouders naar de nakomeling overgebracht.

Als bij bevruchting twee geslachtscellen (met elk 23 chromosomen) versmelten, dan ontstaat hieruit een nakomeling die 23 chromosomen van de vader en 23 chromosomen van de moeder heeft meegekregen. Kortom: de ene helft van de erfelijke informatie komt van de vader, de andere helft van de moeder.

Veranderen van erfelijke eigenschappen

Al vanaf de vroegste geschiedenis is de mens bezig met het veranderen van erfelijke eigenschappen van planten en dieren. Tot voor kort bestond dat uit het selecteren van planten en dieren met de beste eigenschappen. Nakomelingen met de beste eigenschappen werden gebruikt bi| liet voortplanten.

Door gerichtfokken zijn dieren "veredeld" om ze aan te passen aan de wensen van de mens. De Friese stamboekkoe kan per jaar zo'n 7.000 liter melk geven, terwijl een primitieve koe met moeite jaarlijks 1000 liter melk gaf. Ook uiterlijk zijn de dieren gaan verschillen van de voorouders. Een Middeleeuwse koe zag er heel anders uit dan een hedendaagse.

Tegenwoordig weegt een koe zo'n 650 kg. Tot in de Middeleeuwen was een koe maar een 'klein beestje', niet zwaarder dan 350 kg. Ook planten zijn door veredeling beter geschikt gemaakt voor gebruik door de mens. Wilde tarwe heeft zaden die heel los in de aren zitten Daardoor gaat bij het oogsten veel verloren. In de tarwe die wij nu gebruiken, zitten de zaden stevig vast en dicht op elkaar gepakt in een compacte aar. Zo vallen de zaden niet voortijdig uit de aar. De wilde tomatenplant geeft maar heel kleine en onsmakelijke vruchtjes. De moderne tomatenplant geeft tomaten van uitstekende kwaliteit.

De mens is dus al vele honderden jaren bezig om planten en dieren te voorzien van zoveel mogelijk bruikbare eigenschappen. Tot voor kort kon dat uitsluitend via kruising. Door te kruisen kunnen gewenste eigenschappen gecombineerd worden.

Bijvoorbeeld: je hebt een maïsplant die grote kolven heeft met veel korrels, maar die niet zo sterk is en je hebt er een die sterk is, maar veel minder opbrengt. Door deze twee maïsplanten te kruisen kan je proberen de goede eigenschappen (veel maïskorrels én sterk) te verenigen in de nakomelingen. Kruisen leidt tot nieuwe combinaties van eigenschappen bij de nakomelingen, maar de procedure is tijdrovend en het is moeilijk vooraf te bepalen welke eigenschappen de nieuwe generatie precies zal hebben.

Genetische manipulatie

In de zeventiger jaren lukte het voor het eerst om rechtstreeks - dus zonder te kruisen - een nieuwe combinatie van erfelijke eigenschappen te krijgen. Dat gebeurt door DNA, de erfelijkheidsdrager, te veranderen door mid-del van een kunstmatige ingreep. De techniek is om van buitenaf een nieuw stukje DNA met de informatie die nodig is, de celkern binnen te brengen. je kan je dat ais volgt voorstellen: DNA wordt, zonder het te beschadigen, uit de celkern gehaald. Met bepaalde stoffen (enzymen) wordt het DNA in stukjes geknipt. Geknipte stukjes DNA kunnen aan elkaar worden 'geplakt'. Als het lukt om de behandelde cel op te kweken tot een hele plant, dan is er een nieuwe levensvorm ontstaan, bijvoorbeeld een maissoortdie sterk is en bovendien veel korrels vormt.

Het plakken en knippen van DNA heet recombinant-DNA technologie ('opnieuw gecombineerd DNA') of ook wel: genetische manipulatie. Kruisen lukt over het algemeen alleen tussen soortgenoten (twee individuen van dezelfde soort). Het kruisen van twee maïsplanten kan wel, maar het kruisen van een maïsplanten een tomatenplant zal op onoverkomelijke problemen stuiten. Evenzo zal het kruisen van een kip met een kalkoen of een hond met een kat absoluut mislukken. En dan praten we nog maar helemaal niet over een combinatie van een bacterie met een plant.

Lukt kruisen alleen binnen dezelfde soort, met genetische manipulatie is het mogelijk om erfelijke informatie van verschillende soorten met elkaar te combineren.

Omdat het DNA van mensen, dieren, planten en zelfs van bacteriën en virussen er nagenoeg hetzelfde uitziet, is het op deze manier mogelijk een stuk van het DNA van bijvoorbeeld een kip in het DNA van een bacterie te zetten. Zo heeft men het DNA dat bij een kip zorgt voor de aanmaak van dooiereiwit in het DNA van een bacterie gezet. Dat DNA ging gewoon zijn werk doen, want die bacterie ging vervolgens dooiereiwit maken! En toen deze bacterie zich vermenigvuldigde, gingen z'n nakomelingen dat ook doen.

Biotechnologie

Vaak wordt genetische manipulatie op één hoop gegooid met biotechnologie, Dat is niet helemaal juist. Het is goed om kort na te gaan wat we onder biotechnologie verstaan.

Biotechnologie is eigenlijk een nieuw woord voor iets wat al eeuwenlang gebeurt. Het bestaat minstens zo lang als het bakken van brood en het brouwen van bier. Alleen: men noemde het toen nog niet zo.

Het woord biotechnologie is pas in deze eeuw in gebruik geraakt. Biotechnologie betekent letterlijk: het gebruik ('technikos') van levende wezens ('bios') bij de produktie van stoffen.

Transgene organismen

Een voorbeeld van biotechnologie is het gebruik van gist (een schimmel) voor het maken van wijn. De gist zet de druivesuiker om in alcohol. Er zijn ook gisten die helpen bij het maken van bier en brood. Schimmels kunnen ook nuttige hulpjes zijn bij de voedsel-produktie. Denk maar eens aan de schimmelkazen. Ook is er een schimmel die een stof (penicilline) produceert, waarvan een medicijn wordt gemaakt om infectieziekten te bestrijden.

Naast schimmels worden bacteriën ingezet voor voedselproduktie of - conservering. Sommige bacteriën helpen kaas, yoghurt en zuurkool te maken. Levende wezens dus, die worden ingezet voor de produktie van (voedings-)stoffen.

Een heel ander voorbeeld van biotechnologie is het houden van koeien voor de melkproduktie. Mogelijk ben je verbaasd dat dit een vorm van biotechnologie is. Toch is dat het geval. De koe wordt ingezet voor de produktie van melk voor menselijke consumptie (vgl. dit nog eens met de definitie van biotechnologie).

Toch zullen we bij het woord biotechnologie niet in de eerste plaats aan deze voorbeelden denken. Als we het hebben over biotechnologie, denken we eerder aan moderne vormen van deze techniek, vormen waarover we volop kunnen lezen in kranten en allerhande bladen. We komen dan al snel op het terrein van de genetische manipulatie. Maar nogmaals: hoewel biotechnologie en genetische manipulatie veel met elkaar te maken hebben, is het niet hetzelfde.

Bij biotechnologie gaat het om de produktie van stoffen door levende organismen. Door middel van genetische technieken kan men proberen die produktie te verhogen. Zo kan men proberen om door genetische manipulatie een tarweras in handen te krijgen met een veel hogere opbrengst. In dit voorbeeld gaan biotechnologie en genetische manipulatie hand in hand. Wanneer echter genetische manipulatie wordt toegepast op de mens om bijvoorbeeld ernstige ziekten te genezen (er wordt al veel onderzoek gedaan op dat gebied!), kan je uiteraard niet spreken van biotechnologie!

Een voorbeeld van moderne biotechnologie is het inzetten van bacteriën voor het maken van menselijk insuline, een stof die diabetespatiënten dagelijks moeten toedienen omdat hun eigen lichaam de stof niet in voldoende mate maakt.

Bacteriën die een stukje van het menselijk DNA (het gen voor insuline) ingebouwd hebben gekregen, gingen menselijk insuline produceren.

Er zijn bepaalde eiwitten (bijv. lactoferrine) die gebruikt kunnen worden als medicijn tegen levensbedreigende darminfecties. Die eiwitten komen onder andere in moedermelk bij de mens voor. Dat is echter niet voldoende voorhanden om daaruit medicijnen te kunnen maken. In koemelk komt lactoferrine ook voor, maar slechts in heel geringe mate.

Nu is het gelukt om in een runderembryo een extra stukje DNA-informatie in te brengen dat verantwoordelijk is voor de produktie van lactoferrine (in het embryo is het menselijk gen voor lactoferrine ingebouwd).

Het eerste kalfje dat op die manier genetisch gemanipuleerd is, werd in ons land in 1990 geboren. Helaas voor de onderzoekers is het kalfje een stier en kan dus zelf geen melk produceren. Het is dus de vraag of het overbrengen van het gen geslaagd is. Het is nu afwachten of de nakomelingen van de -wereldberoemde- stier Herman menselijk lactoferrine in hun melk hebben.

Ook bij planten wordt genetische manipulatie toegepast. Zo is men er onlangs in geslaagd om de aardappel een menselijk eiwit te laten produceren. Dit eiwit (HSA genoemd) komt in aanzienlijke hoeveelheden in het bloed voor. Het eiwit wordt op grote schaal gebruikt voor patiënten die veel bloed verliezen bij een operatie, jaarlijks wordt er over de hele wereld zo'n 50.000 kilo van dit eiwit verkocht. Het wordt nu nog gewonnen uit menselijk bloed, maar veel eenvoudiger en goedkoper is het om het eiwit door een aardappel te laten maken.

In de drie genoemde voorbeelden is er sprake van een bacterie, een plant of een dier waarbij nieuwe erfelijke informatie is ingebouwd. In zo'n geval spreken we van een 'transgeen organisme'. Het woord 'transgeen' wil zeggen dat in het erfelijk materiaal eigenschappen van een ander organisme zijn ingebracht.

Wanneer wij iets willen onthouden, leggen we dat vast in woorden, die weer bestaan uit letters. Op een vergelijkbare manier zijn onze erfelijke eigenschappen opgeslagen in DNA. DNA bestaat uit vier basisstoffen. Deze basisstoffen worden aangeduid met de letters C, G, A en T. De volgorde van de letters is bepalend voor onze eigenschappen. Er zijn enorm veel variaties mogelijk voor de volgorde van de basisstoffen, bijvoorbeeld GATCCGGTA enz. of CTAAAATT enz. Zo bestaat er voor iedere erfelijke eigenschap een volgorde.

Je kan de kern zien als een bibliotheek. In deze bibliotheek staan 46 boeken (ofwel: de chromosomen). Bekijk je de boeken beter, dan valt op dat van elk boek 2 exemplaren in de bibliotheek staan. Als je één van de boeken openslaat, dan zie je dat de bladzijden van boven tot onder gevuld zijn met de letters A, C, T en G (ofwel: de basisstoffen van DNA). Hele regels zijn volgeschreven met deze letters. Ga je het boek lezen, dan zal je zien dat een groot deel van het boek onzin bevat. Maar af en toe zal je een woord of een zin tegenkomen die wel degelijk informatie bevat.

(Zo'n woord of zin bevat informatie voor een erfelijke eigenschap. Dat stukje van de regel noem je een gen).

Voorstanders van recombinant- DNA technieken hebben ernstige bezwaren tegen het gebruik van de term "manipulatie". Zij wijzen erop dat dit woord een duidelijk negatieve gevoelswaarde heeft. Dit kleurt bij aanvang al het spreken over het onderwerp. Daarom spreken zij liever over "genetische modificatie". Omdat de term "genetische manipulatie" zo sterk is ingeburgerd, gebruiken we deze term in de Mivo-schets.

Deze tekst is geautomatiseerd gemaakt en kan nog fouten bevatten. Digibron werkt voortdurend aan correctie. Klik voor het origineel door naar de pdf. Voor opmerkingen, vragen, informatie: contact.

Op Digibron -en alle daarin opgenomen content- is het databankrecht van toepassing. Gebruiksvoorwaarden. Data protection law applies to Digibron and the content of this database. Terms of use.

Printen